Systemischer Vergleich verschiedener Wasserstofftransportrouten

In Zukunft soll Wasserstoff als Ersatz für fossile Brennstoffe dort eingesetzt werden, wo kein grüner Strom genutzt werden kann. Zur Deckung des Bedarfs muss Deutschland Wasserstoff importieren. Die vorliegende Untersuchung von Prognos, Öko-Institut und IREES befasst sich mit den Kosten und Umweltwirkungen beim Import von Wasserstoff. Die Studie wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) beauftragt. Für die Analyse wurden zunächst neun Transportrouten definiert, die ohne fossile Treibhausgase genutzt werden können. Dabei zeigt die Studie die verschiedenen technischen Möglichkeiten des Transports mit ihren jeweiligen Besonderheiten. Es wird ersichtlich, dass für kurze Transportdistanzen Pipelinetransport am kostengünstigsten ist – eine Patentlösung für lange Transportwege gibt es nicht.

Die Studie kam zu folgenden Ergebnissen:

• Für kürzere Transportdistanzen bis zu 3.000 oder 4.000 Kilometer ist der Transport über Pipelines am kostengünstigsten.
• Bei längeren Entfernungen ist der Import über Ammoniak am kostengünstigsten. Hierbei müssen jedoch mögliche negative Umweltauswirkungen, wie etwa die hohe Toxizität für Menschen, Flora und Fauna sowie potentielle THG-Emissionen bei Leckagen beachtet werden.
• Der Import über Ammoniak hat zudem den Vorteil, dass großtechnische Anlagen und Infrastrukturen bereits bestehen. Außerdem können eventuell bestehende Flüssiggas-Importinfrastrukturen teilweise weitergenutzt werden. Es existieren zudem direkte Anwendungsfälle, bei denen sich der Import lohnt. Für eine maximale Nutzung ist jedoch die Entwicklung und industrielle Skalierung von Ammoniakcrackern erforderlich.
• Kohlenstoffbasierte Energieträger wie Methan und Methanol sind abhängig von einer langfristig klimaneutralen Kohlenstoffquelle wie der Gewinnung von Kohlenstoff durch Direct Air Capture (DAC). Hier bestehen noch große Unsicherheiten hinsichtlich der Skalierung und notwendigen Kostendegression, allerdings wird die DAC mit hoher Wahrscheinlichkeit für Negativemissionen benötigt.
• Die Kreislaufführung von CO₂ erscheint aufgrund der geringen Gesamtenergieeffizienz nicht sinnvoll.
• Flüssige organische Wasserstoffträgerstoffe (engl.: liquid-organic hydrogen carrier, LOHC) sind aufgrund der notwendigen Kosten für das Trägermaterial und dem schlechten Verhältnis von transportierter Energie zum transportierten Gewicht eher in Nischenanwendungen zu sehen.
• Je nach Route haben neben Methan und der Verbrennung von Schiffskraftstoff entlang der Route entweichender Wasserstoff und Ammoniak entscheidenden Einfluss auf die Treibhausgas-Gesamtbilanz. Wasserstoff ist ein indirektes Treibhausgas, dessen genau Klimawirksamkeit noch erforscht wird. Ammoniak kann in der Umwelt zu Lachgas umgesetzt werden, welches ein sehr wirksames Klimagas ist.
• Bezüglich der Umweltwirkungen auf den unterschiedlichen Routen bestehen große Unterschiede zwischen den erwartbaren Treibhausgasemissionen in der Skalierungsphase und den bei großtechnisch optimierten Systemen zu erwartenden Emissionen.

Methodisches Vorgehen

• Auf Basis von Literaturangaben wurden die spezifischen Kostenkomponenten der einzelnen Transportrouten analysiert und quantifiziert. Dabei wurden sowohl die Investitionen in die notwendigen Infrastrukturen berücksichtigt als auch die Energieaufwendungen für den Transport und die Umwandlung des Wasserstoffs in die jeweiligen Trägermedien. Die Energieverluste spielen hierbei ebenso eine Rolle wie die Frage, ob bestehende Infrastrukturen und Anlagen nachgenutzt werden können.
• Anhand aktueller Vergleichsliteratur wurden die Umweltrisiken für Mensch und Natur der einzelnen Transportrouten und deren Trägermedien dargelegt. Ebenso wurden die möglichen negativen Klimawirkungen bestimmt.

Zur Studie geht es hier.